Накопители на жестких магнитных дисках

Накопитель на жёстких магнитных (англ. HDD – Hard Disk Drive), или винчестерский накопитель, – это запоминающее устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ.

Накопитель представляет собой несколько дисков на одной оси, образующих пакет. Диски вместе с высокоскоростным двигателем и тонкопленочными головками чтения/записи помещаются в герметичный корпус.

Подложки магнитных дисков первых винчестеров изготовлялись из алюминиевого сплава с добавлением магния. В современных моделях в качестве основного материала для дисковых пластин (платтеров) используется композиционный материал из стекла и керамики с малым температурным коэффициентом расширения, что делает их менее восприимчивыми к изменениям температуры и более прочными.

Диски покрываются магнитным веществом - рабочим слоем. В современных винчестерах используется тонкопленочная технология, которая позволяет уменьшить зазор между головками и поверхностями дисков до 0,05-0,08 мкм и, в результате, повысить плотность записи данных.

Головки чтения/записи предусмотрены для каждой стороны диска (см. рисунок 2.3). Когда накопитель выключен, головки касаются диска. При вращении дисков, в результате аэродинамического давления головки «парят» над рабочей поверхностью дисков на расстоянии в нескольких микрон.

Рисунок 2.3 - Структура жесткого диска

Кроме жестких дисков, извлечение которых в процессе эксплуатации ЭВМ невозможно, существуют съемные (внешние) жесткие диски (removable hard disk) и переносные(мобильные) (mobile hard disk).

Съемный жесткий диск представляет собой пакет магнитных дисков, заключенных в защитную оболочку, которые в процессе эксплуатации ЭВМ могут выниматься из накопителя (дисковода) на сменном жестком диске и заменяться другим аналогичным устройством. Использование съемных жестких дисков обеспечивает практически неограниченный объем внешней памяти ЭВМ.

Переносной жесткий диск - разновидность съемного жесткого диска, предназначенная для использования в мультимедийных устройствах типа цифрового магнитофона.

Основными характеристиками накопителей на жестких дисках, которые следует принимать во внимание при выборе устройства, являются емкость, быстродействие и время безотказной работы.

- Емкость винчестера определяется максимальным объемом данных, которые можно записать на носитель. Реальная величина емкости винчестера измеряется в настоящее время терабайтами. Прогресс в области создания и производства накопителей на жестких дисках приводит к тому, что ежегодно плотность записи (и соответственно емкость) увеличивается примерно на 60%.

- Быстродействие характеризуется средним временем доступа и скоростью передачи данных. Среднее время доступа к различным объектам на HDD определяет фактическую производительность накопителя. Время, необходимое винчестеру для поиска любой информации на диске, измеряется миллисекундами. Среднее время доступа винчестеров составляет 7-9 мс.

Скорость передачи данных (Maximum Data Transfer Rate - MDTR) зависит от таких характеристик винчестера, как число байт в секторе, число секторов на дорожке, скорость вращения дисков. Средняя скорость передачи данных у накопителей 10-15 Мбайт/с.

- Время безотказной работы для накопителей определяется расчетным среднестатистическим временем между отказами, характеризующим надежность устройства, указывается в документации и обычно составляет 20 000-500 000 часов.